专利名称：机器人系统及其爬行机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人系统及其爬行机器人。
背景技术：
当今社会涉及高空或地下作业的项目越来越多，如高层楼宇玻璃幕墙的清洁、墙面施工、建筑顶制件安装、斜拉桥绳索检修、管道监测维修、隧道掘进等。目前，此类施工作业主要还是采用传统的人工作业方式，如通过在绳索上端设置牵引支点来运载工作人员及作业装置至工作位，并由工作人员操作作业装置进而完成相关作业，不仅作业难度大，安全隐患高，且施工效率低，人工成本高。随着科技的进步，研发可替代人工完成高危作业的机器人成为相关领域技术人员研发重点，目前已出现如爬绳机器人、爬杆机器人、爬管机器人、爬壁机器人等多种可替代人工完成相关高空或地下作业的机器人，但这些机器人装置普遍存在结构复杂、稳定性差等问题，严重影响了此类机器人的普及。
实用新型内容本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种爬行机器人，结构简单，稳定性高。本实用新型实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种机器人系统，结构简单，适用性强。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种爬行机器人，包括机器人本体及与机器人本体相连的控制机构，所述机器人本体包括间隔设置并分别夹持住攀爬对象的第一夹紧机构和第二夹紧 机构，以及与所述第一夹紧机构及第二夹紧机构传动连接以驱动第一夹紧机构及第二夹紧机构于攀爬对象上往复交替位移的爬行驱动机构。进一步地，所述第一夹紧机构及第二夹紧机构对应设置有用以夹持攀爬对象的第一夹爪及第二夹爪。进一步地，所述爬行机器人还包括固定安装于所述机器人本体上以在仅有所述第一夹爪或第二夹爪中的任一夹爪夹持于攀爬对象上时与其配合保持爬行机器人与攀爬对象的轴向定位的定位机构。进一步地，所述定位机构设置有与所述第一夹爪及第二夹爪轴向对应且间隔预定距离的用以套设至攀爬对象上的定位槽。进一步地，所述第一夹紧机构还包括与所述第一夹爪传动连接以驱动第一夹爪夹紧或松开攀爬对象的第一夹紧气缸，所述控制机构包括与所述第一夹紧气缸相连以控制第一夹紧气缸运作的第一方向控制阀；所述第二夹紧机构还包括与所述第二夹爪传动连接以驱动第二夹爪夹紧或松开攀爬对象的第二夹紧气缸，所述控制机构包括与所述第二夹紧气缸相连以控制第二夹紧气缸运作的第二方向控制阀。 进一步地，所述第一方向控制阀及第二方向控制阀均为气控换向阀。[0012]进一步地，所述爬行驱动机构为具有缸体及活塞杆的伸缩气缸，所述第一夹紧机构与伸缩气缸的活塞杆固定连接，所述第二夹紧机构与伸缩气缸的缸体固定连接；所述控制机构包括与所述伸缩气缸相连以控制伸缩气缸的活塞杆伸出或缩回的第三方向控制阀。进一步地，所述第三方向控制阀为气控换向阀。进一步地，所述控制机构还包括与所述伸缩气缸相连以分别控制伸缩气缸的活塞杆伸出及缩回速度的第一单向节流阀及第二单向节流阀。相应地，本实用新型实施例还提供了一种机器人系统，包括爬行机器人及固定安装于所述爬行机器人上以执行预设工作的作业执行装置，所述爬行机器人为如上所述的爬行机器人。本实用新型实施例的有益效果是:通过由爬行驱动机构驱动与爬行驱动机构传动连接且间隔设置的第一夹紧机构及第二夹紧机构的往复交替位移，实现爬行机器人于攀爬对象上的爬行，同时通过设置定位机构，保证爬行机器人与攀爬对象的轴向定位，结构简单，稳定性高，适用性强。
图1是本实用新型实施例的爬行机器人的结构示意图。图2是本实用新型实施例的爬行机器人的第一爬行状态示意图。图3是本实用新型实施例的爬行机器人的第二爬行状态示意图。图4是本实用新型实施例的爬行机器人的第三爬行状态示意图。图5是本实用新型实施例的爬行机器人的第四爬行状态示意图。
图6是本实用新型实施例的爬行机器人控制系统图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图f图6所示，本实用新型实施例提供一种爬行机器人，包括机器人本体及控制机构。所述机器人本体在所述控制机构的控制下完成所述爬行机器人的爬行动作。如图1所示，所述机器人本体包括第一夹紧机构10、第二夹紧机构20及爬行驱动机构。所述第一夹紧机构10与第二夹紧机构20间隔设置，用以分别夹持住攀爬对象40。可以理解的，如图f图5所示，本实用新型实施例中，所述攀爬对象40指任意一种呈长柱状结构的构件，如绳索、杆、管等。请继续参考图f图5，本实用新型实施例中，所述第一夹紧机构10与第二夹紧机构20的结构相同，并分别与所述爬行驱动机构相接。具体的，所述第一夹紧机构10包括第一夹爪11以及与所述第一夹爪11相连以驱动所述第一夹爪11夹紧或松开所述攀爬对象40的第一夹紧气缸12，所述第二夹紧机构20包括第二夹爪21以及与所述第二夹爪21相连以驱动所述第二夹爪21夹紧或松开所述攀爬对象40的第二夹紧气缸22。当然，作为一种实施方式，所述第一夹紧机构10与第二夹紧机构20也可设置为其他可驱动所述第一夹爪11及第二夹爪21张开与合拢的动力机构，如电机与导轨配合构成的传动机构等。[0028]所述爬行驱动机构用于驱动所述第一夹紧机构10及第二夹紧机构20于所述攀爬对象40上往复交替位移，进而实现所述爬行机器人于所述攀爬对象40上的爬行。本实用新型实施例中，所述爬行驱动机构为具有缸体31及活塞杆32的伸缩气缸30，所述第一夹紧机构10固定安装于所述伸缩气缸30的活塞杆32上，所述第二夹紧机构20则固定安装于所述伸缩气缸30的缸体31上。所述伸缩气缸30的活塞杆32的伸出与缩回，配合所述第一夹紧机构10及第二夹紧机构20分别对所述攀爬对象40的夹持作用，实现所述爬行机器人于所述攀爬对象40上的往复位移。同样，所述爬行驱动机构也可设置为其他可带动所述第一夹紧机构10与第二夹紧机构20作直线往复运动的动力机构，如电机与导轨配合构成的传动机构等。由于所述爬行机器人的爬行需由所述第一夹爪11及第二夹爪21于所述攀爬对象40上的交替夹持实现，为避免所述爬行机器人在爬行过程中，因仅有一个夹持点而使所述爬行机器人在其自重作用下偏离所述攀爬对象40致使后续无法正常夹持甚至滑落，所述爬行机器人还设置有定位机构50。所述定位机构50固定安装于所述所述机器人本体上，用于在仅有所述第一 夹爪11或第二夹爪21中的任一夹爪夹持于所述攀爬对象40上时与其配合保持所述爬行机器人与所述攀爬对象40之间的轴向定位。具体的，如图2 图5所示，本实用新型实施例中，所述定位机构50为两个固定于所述第一夹紧机构10及第二夹紧机构20之间且与所述第一夹紧机构10及第二夹紧机构20均间隔有预定距离的定位件51，所述定位件51轴向对应于所述第一夹爪11及第二夹爪12的一端部相对开设有用以配合套设所述攀爬对象40的定位槽52。作为一种实施方式，所述定位机构50也可直接对应设置于所述第一夹紧机构10及第二夹紧机构20上；而所述定位机构50可设置为具有所述定位槽52的定位件51，也可直接由可实现物件套设的卡扣装置构成，如设置为具有内径大于所述攀爬对象40的卡口的卡环等。如图6所示，所述控制机构用于控制所述爬行机器人的爬行动作，其包括与所述第一夹紧气缸12相连以控制所述第一夹紧气缸12运作的第一方向控制阀101、与所述第二夹紧气缸22相连以控制所述第二夹紧气缸22运作的第二方向控制阀102，以及与所述伸缩气缸30相连以控制所述伸缩气缸30的活塞杆32伸出或缩回的第三方向控制阀103。本实用新型实施例中，为力求结构的简单，所述第一方向控制阀101、第二方向控制阀102及第三方向控制阀103均设置为气控换向阀，更具体的讲，所述第一方向控制阀101、第二方向控制阀102及第三方向控制阀103优选设置为二位五通气控换向阀。当然，作为一种实施方式，本实用新型实施例的所述第一方向控制阀101、第二方向控制阀102及第三方向控制阀103也可设置为其他方向控制阀，如电磁换向阀、机械换向阀等。同时，为更精确的控制所述爬行机器人的爬行进度，所述控制机构还设置有与所述伸缩气缸30相连以分别控制所述伸缩气缸30的活塞杆32伸出及缩回速度的第一单向节流阀104及第二单向节流阀105。本实用新型实施例中，所述控制机构可固定安装于所述机器人本体上，也可设置于地面操作台上而通过电缆线与机器人本体相连。当所述控制机构固定安装于所述机器人本体上时，操控所述爬行机器人启动或停止的操控机构可设置为遥控器等无线控制设备通过无线通讯模块与所述控制机构无线通讯连接，或者设置为电脑操控软件以无线或有线的方式与所述控制机构相连，进而实现对所述控制机构启动或停止的操控。而当所述控制机构固定安装于地面操作台上时，操控所述爬行机器人启动或停止的操控机构则可直接设置为如图6所示的人力控制阀106。具体的，所述人力控制阀106可设置为手动控制阀或脚踏控制阀。本实用新型实施例中，所述人力控制阀106优选设置为手动控制阀。在具体设置时，所述控制机构还设置有分别与所述第一方向控制阀101的左右位相连以控制压缩空气流动方向进而实现所述第一夹爪11松开或夹紧所述攀爬对象40的第一行程阀107及第二行程阀108，分别与所述第二方向控制阀102的左右位相连以控制压缩空气流动方向进而实现所述第二夹爪21松开或夹紧所述攀爬对象40的第三行程阀109及第四行程阀110、分别与所述第三方向控制阀103的左右位相连以控制压缩空气流动方向进而实现所述伸缩气缸30的活塞杆32缩回或伸出的第五行程阀111及第六行程阀112，以及连接气源的主控阀113。本实用新型实施例的第一夹紧气缸12、第二夹紧气缸22及伸缩气缸30的气源可由固设于地面的较大型的空气压缩机提供，并分别通过气管与所述空气压缩机相连；或者，在保证所述机器人本体具有足够的承载能力且气源充足的情况下，所述第一夹紧气缸12、第二夹紧气缸22及伸缩气缸30的气源也可直接由固定安装于所述机器人本体上的小型气瓶提供。以下结合图2 图6对本实用新型实施例的爬行机器人的爬行过程及工作原理进行详细说明。图2所示为所述爬行机器人固定于所述攀爬对象40上时的初始状态。初始状态下，所述攀爬对象40套设于所述定位机构50的定位槽52内，所述第一夹爪11及第二夹爪21对应夹紧于所述攀爬对象40的相应部位，所述伸缩气缸30的活塞杆32处于缩回状态。具体工作步骤如下:1、启动所述爬行机器人，所述第一夹爪11松开对所述攀爬对象40的夹持:按下所述人力控制阀106的手动控制按钮，使其换向，压缩空气经所述人力控制阀106的左位，再经所述第四行程阀110左位，使所述第一方向控制阀101换向置于右位，从而使所述第一夹爪11在所述第一夹紧气缸12的驱动下张开，进而松开对所述攀爬对象40的夹持；2、如图3所示，所述伸缩气缸30的活塞杆32伸出并带动所述第一夹紧机构10上升:所述第一夹爪11松开对所述攀爬对象40的夹持后，所述第一行程阀107换向置于左位，压缩空气经所述第一行程阀107使所述第三方向控制阀103换向置于右位，压缩空气经所述第一单向节流阀104后，使所述伸缩气缸30的活塞杆32按预设速度伸出，所述第一夹紧机构10在所述伸缩气缸30的活塞杆32的带动下上升；3、如图4所示，所述第一夹爪11夹紧所述攀爬对象40:当所述伸缩气缸30的活塞杆32伸出并带动所述第一夹紧机构10上升至适当位置后，所述第六行程阀112换向置于左位，使所述主控阀113换向置于左位，压缩空气经所述主控阀113，使所述第一方向控制阀101换向置于左位，从而使所述第一夹紧气缸12带动所述第一夹爪11夹紧所述攀爬对象40 ；
4、所述第二夹爪21松开对所述攀爬对象40的夹持:当所述第一夹爪11夹紧所述攀爬对象40后，所述第二行程阀108换向置于左位，使所述第二方向控制阀102换向置于右位，从而使所述第二夹紧气缸22驱动所述第二夹爪21松开对所述攀爬对象40的夹持；[0042]5、如图5所示，所述伸缩气缸30的活塞杆32缩回:当所述第二夹爪21松开对所述攀爬对象40的夹持后，所述第三行程阀109换向置于左位，压缩空气经所述第三行程阀109后，使所述第三方向控制阀103换向置于左位，压缩空气经所述第二单向节流阀105后，使所述伸缩气缸30的活塞杆32按预设速度缩回；由于所述伸缩气缸30的活塞杆32在所述第一夹爪11对所述攀爬对象40的夹持力的作用下位置相对固定，所述伸缩气缸30的活塞杆32的缩回则带动所述伸缩气缸30的缸体31上升，进而带动所述第二夹紧机构20上升;6、所述第二夹爪21夹紧所述攀爬对象40:当所述伸缩气缸30的活塞杆32缩回到位后，所述第五行程阀111换向置于左位，使所述主控阀113换向置于右位，压缩空气经所述主控阀113，使所述第二方向控制阀102换向置于左位，从而使所述第二夹爪21夹紧所述攀爬对象40。经过上述步骤，所述爬行机器人即完成了一个循环的上升爬行动作，由于所述人力控制阀106持续换向通气，进而使所述爬行机器人沿所述攀爬对象40循环上升，实现所述爬行机器人沿所述攀爬对象40的连续爬行。当所述爬行机器人到达预定工作位并完成预设工作后，需返回时，改变所述爬行机器人的运动方向，即可实现所述爬行机器人的下行动作。基于此，本实用新型实施例同时还提供一种机器人系统，包括所述爬行机器人及固定安装于所述爬行机器人上以执行预设工作的作业执行装置。所述作业执行装置可根据实际需完成的作业进行设置，如设置为清洁装置以通过所述爬行机器人完成高层楼宇玻璃幕墙的清洁工作，或者设置为检测装置以通过所述爬行机器人完成管道检测作业等。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由`所附权利要求及其等同范围限定。
权利要求1.一种爬行机器人，其特征在于，包括机器人本体及与机器人本体相连的控制机构，所述机器人本体包括间隔设置并分别夹持住攀爬对象的第一夹紧机构和第二夹紧机构，以及与所述第一夹紧机构及第二夹紧机构传动连接以驱动第一夹紧机构及第二夹紧机构于攀爬对象上往复交替位移的爬行驱动机构。
2.如权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述第一夹紧机构及第二夹紧机构对应设置有用以夹持攀爬对象的第一夹爪及第二夹爪。
3.如权利要求2所述的爬行机器人，其特征在于，所述爬行机器人还包括固定安装于所述机器人本体上以在仅有所述第一夹爪或第二夹爪中的任一夹爪夹持于攀爬对象上时与其配合保持爬行机器人与攀爬对象的轴向定位的定位机构。
4.如权利要求3所述的爬行机器人，其特征在于，所述定位机构设置有与所述第一夹爪及第二夹爪轴向对应且间隔预定距离的用以套设至攀爬对象上的定位槽。
5.如权利要求2所述的爬行机器人，其特征在于，所述第一夹紧机构还包括与所述第一夹爪传动连接以驱动第一夹爪夹紧或松开攀爬对象的第一夹紧气缸，所述控制机构包括与所述第一夹紧气缸相连以控制第一夹紧气缸运作的第一方向控制阀；所述第二夹紧机构还包括与所述第二夹爪传动连接以驱动第二夹爪夹紧或松开攀爬对象的第二夹紧气缸，所述控制机构包括与所述第二夹紧气缸相连以控制第二夹紧气缸运作的第二方向控制阀。
6.如权利要求5所述的爬行机器人，其特征在于，所述第一方向控制阀及第二方向控制阀均为气控换向阀。
7.如权利要求1所述的爬行机器人，其特征在于，所述爬行驱动机构为具有缸体及活塞杆的伸缩气缸，所述第一夹紧机构与伸缩气缸的活塞杆固定连接，所述第二夹紧机构与伸缩气缸的缸体固定连接；所述控制机构包括与所述伸缩气缸相连以控制伸缩气缸的活塞杆伸出或缩回的第三方向控制阀。
8.如权利要求7所述·的爬行机器人，其特征在于，所述第三方向控制阀为气控换向阀。
9.如权利要求7所述的爬行机器人，其特征在于，所述控制机构还包括与所述伸缩气缸相连以分别控制伸缩气缸的活塞杆伸出及缩回速度的第一单向节流阀及第二单向节流阀。
10.一种机器人系统，包括爬行机器人及固定安装于所述爬行机器人上以执行预设工作的作业执行装置，其特征在于，所述爬行机器人为如权利要求1至9中任一项所述的爬行机器人。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种机器人系统及其爬行机器人，所述爬行机器人包括机器人本体及与机器人本体相连的控制机构，所述机器人本体包括间隔设置并分别夹持住攀爬对象的第一夹紧机构和第二夹紧机构，以及与所述第一夹紧机构及第二夹紧机构传动连接以驱动第一夹紧机构及第二夹紧机构于攀爬对象上往复交替位移的爬行驱动机构。本实用新型实施例的爬行机器人结构简单，稳定性高，适用性强。
文档编号B62D57/024GK203127007SQ20132004271
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者宋志刚 申请人:深圳职业技术学院